Quais as principais ligas utilizadas para a fabricação de aços resistentes ao calor?

Passo 1

O enunciado pergunta quais são as ligas mais usadas na fabricação de aços com boa resistência a temperaturas elevadas. Esse tema cai em materiais de engenharia de ligas metálicas, em particular “aços inoxidáveis” e “aços de alta resistência ao calor”. Para resolver, vamos ver primeiro quais elementos de liga conferem estabilidade e resistência a oxidação em altas temperaturas, e depois citar as faixas de composição e tipos de aço.

Passo 2

Os três elementos de liga mais importantes para resistência ao calor são o cromo, o níquel e o molibdênio, pois eles:
– Formam óxidos protetores (em particular o óxido de Cr 2O 3) que diminuem a oxidação em alta temperatura.
– Mantêm a matriz do aço (ferrita ou austenita) estável em serviço.
– Melhoram a resistência mecânica ao fluência (creep) e à fadiga térmica.

Passo 3

Aços ferríticos e martensíticos base Fe–Cr–Mo
Esses aços contêm tipicamente cerca de 9\% 12\% de Cr e 0{,}5\% 1{,}0\% de Mo. Exemplos clássicos:
\bullet Aço 9Cr– 1Mo (às vezes chamado T 91 ou P 91)
\bullet Aço 12Cr– 1Mo (às vezes com pequenas adições de V e Nb)
Eles têm boa resistência ao fluência até cerca de 600\,^\circ\mathrm{C} e são usados em tubos de caldeiras, vasos de pressão e fornos industriais.

Passo 4

Aços austeníticos base Fe–Cr–Ni (tipo inoxidáveis de alta temperatura)
Eles apresentam de 17\% a 25\% de Cr e de 8\% a 20\% de Ni, às vezes com 1\% 2\% de Mo. Exemplos:
\bullet AISI 304H e 316H (resistência até \sim 600\,^\circ\mathrm{C})
\bullet AISI 310 e 310S (até \sim 1 050\,^\circ\mathrm{C})
\bullet AISI 321 (estabilizado com Ti para evitar precipitação de carbonetos)

Passo 5

Pequenas adições extras reforçam ainda mais a liga e melhoram a estabilidade dos óxidos ou o limite de fluência:
– Silício ( \sim0{,}5\%) e alumínio ( \sim0{,}5\%) aumentam a resistência à oxidação.
– Titânio e nióbio (traços) estabilizam carbonetos em aços austeníticos.
– Vanádio, tungstênio e cobalto podem elevar o limite de fluência e retardar a cinética de corrosão em certas ligas especiais.

Resposta

As principais ligas para aços resistentes ao calor são:
– Ferríticos/martensíticos Fe–Cr–Mo (ex.: 9Cr– 1Mo, 12Cr– 1MoV)
– Austeníticos Fe–Cr–Ni (ex.: AISI 304H, 316H, 310, 321)
com adições secundárias de Si, Al, Ti, Nb, V, W ou Co para aumentar ainda mais a resistência à oxidação e ao fluência em altas temperaturas.

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